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40 t钢包底吹优化物理模拟研究

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2015.02.023

通过建立相似比为1:3钢包物理模型及与原型相同孔隙率的透气砖模型,研究不锈钢偏心吹氩工艺;对钢液混匀时间、钢液面流速及渣眼等软吹工艺参数进行优化.试验结果表明,钢液混匀底吹气量在103.1 L/h(现场流量2.1 m3/h)以上时,混匀时间比达到50％以上.钢液表面流速表明在液面隆起边缘处(渣眼边缘)容易发生卷渣.渣眼直径受到吹气孔位置影响,底吹气孔越靠近钢包包壁,渣眼直径越小.距圆心1/2R及2/3R处进行软吹搅拌,可保证渣眼面积比分别小于12.4％及10.5％.优化后的钢包流场可以有效减少静吹氩过程中产生的二次氧化现象.

关键词: 钢包 , 吹氩搅拌 , 水模型 , 透气砖布置 , 搅拌流量 , 渣眼 , 不锈钢

凝固坯壳对高拉速板坯连铸结晶器钢水流动特征的影响

黄琦 , 熊霄 , 邓小旋 , 王新华 , 王万军 , 姜敏

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140320

采用全比例的水力学模型，利用刺激-响应法、波高传感器、流速仪研究了考虑凝固坯壳时高拉速板坯连铸结晶器内的钢水流动、液面特征与卷渣特征。结果表明：考虑凝固坯壳后钢液到达液面的时间缩短；在高拉速条件下(2.4 m/min)，有坯壳时结晶器液面最大平均波高与表面流速比没有坯壳时分别大31%和17.5%，使卷渣更容易发生。其主要原因在于考虑坯壳后结晶器下部钢液的自由流动空间变小，下回流的钢液流动受到抑制，上回流的能量变大。所以在高拉速结晶器水模拟试验过程中，有必要考虑凝固坯壳的影响。

关键词: 凝固坯壳 , 结晶器 , 水模型 , 高拉速 , 板坯连铸

旋流氧枪在提钒转炉上的应用

吕明 , 魏鑫燕 , 朱荣 , 张兴利 , 鲍翔 , 王磊

钢铁

通过水模拟试验,研究了旋流氧枪对熔池的搅拌效果,发现采用10°旋流氧枪喷吹时混匀时间最短,仅为47.6s,因此,对熔池搅拌的效果最佳。在此基础上,采用10°旋流氧枪在现场150t提钒转炉上进行吹炼提钒。研究发现：采用旋流氧枪可保证提钒转炉冶炼过程的正常进行,半钢钒的质量分数比常规氧枪冶炼时降低17.8%,转炉提钒率提高5.1%,钒渣V2O5品位提高0.93%,减少了铁损,为提高提钒转炉钒资源回收率提供了新技术。

关键词: 转炉 , 提钒 , 旋流氧枪 , 水模 , 半钢 , 钒渣

水口出口形状对高拉速板坯连铸结晶器内流场特征的影响

熊霄 , 邓小旋 , 王新华 , 黄琦 , 张弘弼

钢铁研究学报

采用1∶1的水力学模型研究了浸入式水口出口形状(椭圆形、矩形、方形)对结晶器自由液面特征、流股特征与流场的影响.在通钢量为3.20和4.48 t/min时,结晶器液面波动与表面流速都遵循椭圆形水口＜矩形水口＜方形水口的变化规律.椭圆形水口的流股为“旋转流股”,流股扩展角和倾角最大,流股分散,且在出口处流速分布均匀;方形与矩形水口流股为“平滑流股”,方形水口流股的扩展角和倾角最小,流股集中在出口偏下半部分处;矩形水口流股扩展角、倾角、流股分散与均匀程度居中.综合考虑:在高拉速条件下(通钢量为4.48 t/min),椭圆形水口条件下结晶器液面的平均波高为5.5mm,表面流速为0.32 m/s,仍然有提高拉速的空间,且流股速度在出口处分布均匀,所以较优的水口出口形状为椭圆形.

关键词: 水口出口形状 , 流股特征 , 高拉速板坯连铸 , 浸入式水口 , 水模型

100 t钢包底吹氩混匀时间与卷渣水模拟

赵青松 , 秦哲 , 张明博 , 乔智 , 仇圣桃 , 赖朝彬

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2015.06.024

基于相似原理,按照1:4对某钢厂100 t底吹氩钢包建立水模型,研究不同底吹位置、吹氩流量对混匀时间和卷渣行为的影响.研究表明:单喷嘴底吹氩,喷嘴位于钢包底部中心0.5R(钢包半径)至0.65R位置时的混匀时间较短;双喷嘴距钢包底部中心0.5R,夹角为180.时的混匀时间较短;相同流量下,单吹混匀时间稍低于双吹;为减轻包壁的侵蚀,喷嘴距包底中心距离最好小于0.65R.在试验条件下得出的最佳吹氩流量是426 L/min,单吹临界卷渣流量为142 L/min,双吹临界卷渣流量为213 L/min,有利于渣钢界面反应的流量应大于284 L/min.

关键词: 钢包 , 底吹氩 , 混匀时间 , 临界卷渣 , 水模型

LF精炼炉混合特性及夹杂物去除的水模型研究

陈向阳 , 曹磊 , 胡建东 , 王帆 , 郑淑国 , 朱苗勇

钢铁

针对某钢厂130 t精炼钢包炉熔池进行水模型实验,在研究混匀时间的同时,选择乳状液作为模拟夹杂物,研究了底吹氩钢包内夹杂物的上浮行为.实验考察指标为混匀时间和夹杂物的去除率.结果表明,底吹气量对混匀时间和夹杂物去除率影响均很显著,综合考虑混匀时间和夹杂物去除率及吹气量对钢液的影响,混匀时间较短,夹杂物去除效果较好,并且对钢液温度及污染影响较小的工艺参数为:双孔吹气,原型吹气量为250 L/min.

关键词: 钢包 , 混匀时间 , 夹杂物 , 水模型

转炉铁水脱磷预处理水模试验

杨文远 , 李林 , 彭小艳 , 王明林 , 高飞 , 吴鸿祚

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140616

利用1/9有机玻璃模型测定了脱磷预处理转炉在不同喷吹条件下的熔池混匀时间、顶吹射流对熔池的穿透深度，渣-钢之间的乳化率。研究了废钢在脱磷预处理转炉熔池中的运动状况，测量了不同单重的废钢在熔池中的悬浮能量。为深入了解转炉脱磷预处理的工艺特点，和转炉正常炼钢的相应数值进行了对比。根据水模测定结果，对A炉、B炉2个脱磷预处理情况进行了比较。从总体情况看，A炉的操作比较合理，预处理后的铁水中磷质量分数可降低到0.010%～0.015%，相当于日本和歌山钢厂的水平。

关键词: 脱磷 , 转炉 , 预处理 , 水模试验 , 混匀时间

侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

赵岩 , 雷洪 , 周骏 , 陈海耿 , 孙中强 , 邢国成

钢铁

中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。

关键词: 非对称中间包 , 侧孔长水口 , 平均停留时间 , 水模型 , 数值模拟

4流中间包钢液流动行为研究

李静敏 , 李怡宏 , 王平安 , 王敏 , 张立强 , 包燕平

连铸

通过水模型试验对4流方坯中间包在不同控流装置下包内流体流动动行为进行研究。研究结果表明：原中间包由于流体流速快导致边部流和中部流的流体特性差异大且死区比例高。改进后的中间包的边部流和中部流间的流体特性趋于一致,最小停留时间仅相差1～2s;实际平均停留时间平均增加145.9s,死区比例平均减小17.2%。

关键词: 中间包 , 水模型 , 控流装置 , 流体特性

复吹提钒转炉熔池形状与底枪布置方式

丁小明 , 李京社 , 陈永峰 , 田东方

钢铁

根据相似原理采用修正Froude准数相等,对承德150t提钒转炉进行物理模拟,选取相似比为1∶6。通过研究确定了纯顶吹状态下熔池冲击面积和穿透深度的变化规律,并得出冲击直径与穿透深度比值为3.1时混匀效果最佳。对底枪布置研究确立了底枪支数和布置方式对熔池混匀的影响,此试验中8支底枪非对称布置熔池混匀时间最短,平均混匀时间为38.6s。

关键词: 转炉熔池 , 水模研究 , 熔池形状 , 底枪布置

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